(57)【要約】【課題】液晶パネルを具備する電子機器の光利用効率を向上する。【解決手段】電子機器は、液晶パネルと、光源１０２と、導光板１０１と、導光板の下面に接する複数の柱状レンズ１０６と、を有し、柱状レンズの側面に垂直な平面による裁断面は等脚台形であり、等脚台形の鈍角をφｏｕｔとし、前記柱状レンズの全反射の臨界角をθｃとした場合、９０°＜φｏｕｔ≦９０°＋θｃである。光源１０２の光が柱状レンズ１０６に入射すると、台形の脚がつくる側面で反射されてから、下面１０６ｂから外に出るため、液晶パネルの画素電極に対して垂直な方向から照明することができる。【選択図】図１
2007025709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、光源と、導光板と、前記導光板の下面に接する複数の柱状レンズと、を有する電子機器であって、
前記柱状レンズの側面に垂直な平面による裁断面は等脚台形であり、前記柱状レンズの前記等脚台形の上底がつくる平面が前記導光板の下面と接し、
前記等脚台形の鈍角をφとし、前記導光板の全反射の臨界角をθとした場合、９０°＜φ≦９０°＋θであることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
光センサと、光源と、導光板と、前記導光板の下面に接する複数の柱状レンズと、を有する電子機器であって、
前記柱状レンズの側面に垂直な平面による裁断面は等脚台形であり、
前記柱状レンズの前記等脚台形の上底がつくる平面が前記導光板の下面と接し、
前記等脚台形の鈍角をφとし、前記導光板の全反射の臨界角をθとした場合、９０°＜φ≦９０°＋θであることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
液晶パネルと、光源と、導光板と、前記導光板の下面に接する複数の柱状レンズと、を有する電子機器であって、
前記柱状レンズの側面に垂直な平面による裁断面は、平行な直線でなる対辺と、曲線でなる対辺でなる四辺に囲まれ、かつ前記直線でなる対辺の中点を通る垂線に線対称な図形であり、
前記柱状レンズは、前記直線でなる対辺のうち短い辺が含まれる平面で前記導光板と接し、
前記線対称な図形において、前記曲線でなる対辺の一方の曲線の任意の点における法線と、前記曲線でなる対辺の他方の曲線と前記短い辺との交点と前記任意の点を結んだ直線とがなす角は、前記柱状レンズの全反射の臨界角±３°の範囲内にあることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
光センサと、光源と、導光板と、前記導光板の下面に接する複数の柱状レンズとを有する電子機器であって、
前記柱状レンズの側面に垂直な平面による裁断面は、平行な直線でなる対辺と、曲線でなる対辺でなる四辺に囲まれ、かつ前記直線でなる対辺の中点を通る垂線に線対称な図形であり、
前記柱状レンズは前記直線でなる対辺のうち短い辺が含まれる平面で前記導光板と接し、
前記線対称な図形において、前記曲線でなる対辺の一方の曲線の任意の点における法線と、前記曲線でなる対辺の他方の曲線と前記短い辺との交点と前記任意の点を結んだ直線とがなす角は、前記柱状レンズの全反射の臨界角±３°の範囲内にあることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、
前記柱状レンズの屈折率は、前記導光板と等しいことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記柱状レンズは、前記導光板と同じ材料で形成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
液晶パネルと、光源と、導光板と、前記導光板の下面に接する複数の回転体状レンズと、を有する電子機器であって、
前記回転体状レンズの形状は、平行な直線でなる対辺と、曲線でなる対辺とでなる四辺に囲まれ、かつ前記直線の中点を通る垂線に線対称な図形を対称軸周りに回転させた回転体状であり、
前記回転体状レンズは、前記直線でなる対辺の短い辺がつくる平面で前記導光板と接し、
前記線対称な図形において、前記曲線でなる対辺の一方の曲線の任意の点における法線と、前記曲線でなる対辺の他方の曲線と前記短い辺との交点と前記任意の点を結ぶ直線とがなす角は、前記回転体状レンズの全反射の臨界角±３°の範囲内にあることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
光センサと、光源と、導光板と、前記導光板の下面に接する複数の回転体状レンズと、を有する電子機器であって、
前記回転体状レンズの形状は、平行な直線でなる対辺と、曲線でなる対辺とでなる四辺に囲まれ、かつ前記直線の中点を通る垂線に線対称な図形を対称軸周りに回転させた回転体状であり、
前記回転体状レンズは、前記直線でなる対辺のうち短い辺がつくる平面で前記導光板と接し、
前記線対称な図形において、前記曲線でなる対辺の一方の曲線の任意の点における法線と、前記曲線でなる対辺の他方の曲線と前記短い辺との交点と前記任意の点を結ぶ直線とがなす角は、前記回転体状レンズの全反射の臨界角±３°の範囲内にあることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、
前記回転体状レンズの屈折率は、前記導光板と等しいことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項において、
前記回転体状レンズは、前記導光板と同じ材料で形成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項において、
前記光源は、冷陰極管またはＬＥＤであることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射型液晶パネルなどを照明するために用いられるフロントライト及びフロントライトを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型機器として、表示装置に反射型ＬＣＤ（液晶表示装置）が搭載されている製品が増えている。反射型ＬＣＤは外光を画面の表示に利用しているので、最も電力を消費するバックライトが不要なので、バッテリー駆動の携帯型機器の使用時間を延ばすことができるからである。その反面、反射型ＬＣＤは周囲が暗い場合は画面も暗くなり、見にくいという欠点がある。そこで、その欠点を補うために、周囲が暗い場合に反射型の液晶パネルを照明するためのフロントライトが開発された。
【０００３】
図１３は従来のフロントライトの一例であるプリズム型フロントライトの構成図である。フロントライトは、プリズム面が形成された平板状の導光板１と、導光板１の側面に設けられた光源２と、光源２からの光を導光板に効率良く導くためのリフレクタ３とでなる。光源２には冷陰極管やＬＥＤなどが用いられる。
【０００４】
次に、従来のプリズム型フロントライトの機能について述べる。線光源２が非点灯状態では、図１３（Ａ）に示すように、周囲からの外光６が導光板のプリズムが形成した上面１ａへ入射し、下面１ｂから出射し、反射型ＬＣＤ５の画素電極で反射される。反射光は導光板１を透過して使用者の眼球に達する。
【０００５】
図１３（Ｂ）に線光源２の点灯時のフロントライトの作用を示す。図１３（Ｂ）に示すように、光源２からの出射した光８はランプリフレクタ３で反射されながら、導光板１の側面１ａに入射する。導光板１に入射した光は導光板１の上面１ｃと下面１ｄで反射・屈折を繰り返しながら、側面１ｂに向かって伝搬する。
このとき光はスネルの法則、フレネルの法則に従って反射・屈折していく。よって臨界角よりも小さい角度で導光板１の上面１ｃまたは下面１ｄと空気の界面に入射した光は、導光板１の下面１ｄから空気へと出射する。このときの透過率はフレネルの法則から求めることができる。導光板１から出射した光は反射型液晶パネル５に入射し、表示に有効な照明光になる。液晶パネル５に入射光は液晶で変調され画素電極で反射して、再び導光板１の下面１ｄから入射し上面１ｃから出射して、使用者の眼球に到達する。
【０００６】
以上のプリズム型フロントライトについては、液晶ディスプレイセミナ９８部材技術テキストE-6(4)：反射型カラー液晶の応用を広げるフロントライト技術や、月刊FPD Intelligence：1998.9：P22：ソニー  反射型低温poly-Si TFT-LCDを発表、日経エレクトロニクス：1998.6.1：P41：「反射型カラーが相次ぎ登場、本格普及に向け離陸開始」、1999 SID Smposium Digest of Technical Papers p912「Front lights for Reflective LCDs Based on Light guides with Micro-Grooves」などに記載されている。
【０００７】
プリズム型フロントライトでは、導光板の下面に凹凸をつくることにより、下面での全反射条件を破るようにしたが、例えば、導光板に屈折率の異なる媒質と接触させることにより全反射条件が破られるようにもできる。この構成はフロントライトではないが、インクドット型のバックライトに用いられている。インクドット型バックライト用の導光板には、導光板下面に白いインクをドット状に印刷してある。インクドットに入射した光は、そこで散乱される。散乱された光の導光板上面に対する入射角は臨界角よりも小さいため、光は導光板の外に出る。
インクドットの大きさ、ピッチ、密度などを最適化することにより、導光板上面から出射する光量を面内で均一にしている。
【０００８】
しかしながら、従来のプリズム型のフロントライトは光の利用効率が低いという欠点がある。フロントライトは反射型ＬＣＤと組み合わせて使用されるが、フロントライトを動作させるために消費電力が大きくなると、低消費電力という反射型ＬＣＤの最大の長所を損なうことになる。
【０００９】
光利用効率を低下させる原因は、第１に、図１３（Ｂ）に示すようにプリズム面に入射した光の一部は屈折され、導光板１の上面１ｃから光１１が出射してしまうことである。光１１は液晶パネルを照射しないので、損失となってしまう。
その結果、光利用効率が下がるため輝度が低下するので、これを補うには光源の消費電力を上げる必要がある。またこの上面１ｃからの出射光１１は使用者側に出射しているが、表示に無関係な光なため使用者に認識されてしまうことでコントラストの低下の原因となる。
【００１０】
第２に、導光板１内に入射した光が下面１ｂから出射しにくいので、導光板１中で損失する率が高いことである。この結果、光利用効率が下がり、輝度も低くなる。これは、小さい入射角で導光板側面１ａへ入射した光は上面１ｃ・下面１ｂで反射される回数が少ないためであり、全反射条件を破るような状態になりにくい。全反射条件が破られないと光は導光板１内を反射しながた伝搬し続け、やがて減衰してしまうことになる。
【００１１】
第３に、導光板１からＬＣＤ側へ光源からの光線が出射する時に、出射角（導光板下面１ｄに対する法線と光線のなす角）が大きいということである。これは、全反射の臨界角より小さい角度で導光板下面１ｄに入射した光だけが導光板１の外に出ることができることに起因する。
【００１２】
導光板１内を伝搬する光は伝搬していくうちに下面１ｄへの入射角が徐々に小さくなり、やがて全反射条件を満たさなくなって、下面１ｄへの入射角が臨界角より若干小さくなった段階で導光板下面１ｄから空気へ出射する。従って、その出射角は９０度に近くなる。このような光線は反射型液晶パネル５に対して垂直に入射しないので、結果、光利用効率を低下させている。
【００１３】
このプリズム型フロントライトの欠点を改善したのが、突起型フロントライトである。図１４にその構成を示す。フロントライトは導光板２１、光源２２、リフレクタ２３でなり、導光板下面２１ｄの断面は長方形状の凹凸になっている。
【００１４】
フロントライトを点灯しない時には、図１４（Ａ）で矢印で示すように、外光が導光板の上面２１ａに入射し導光板２１を透過して、反射型液晶パネルを照明する。液晶パネルで反射された光が使用者の眼球に到達する。
【００１５】
フロントライトを点灯した時には、図１４（Ｂ）で矢印に示すように、光源２２を出射した光はリフレクタで反射されながら、導光板側面２１ａに入射する。
入射光は上面２１ｃと下面２１ｄの間を全反射しながら、側面３１ｂに向かって導光板２１中を伝搬する。導光板２１の内部を伝搬している光のうち上面２１ｃに入射する光は全反射条件が破られにくいので、上面２１ｃから光がほとんど外に出ることがない。また下面２１ｄに入射した光のうち凸部底面２４ａや凹部底面２４ｂに入射した光は全反射条件を破ることがないので、凸部底面２４ａや凹部底面２４ｂから導光板２１の外に光が出ることはない。
【００１６】
他方、凸部側面２４ｃに入射した光は、その入射角が臨界角よりも小さくなるので、凸部側面２４ｃを透過する。このように突起型フロントライトは導光板２１の上面２１ａから出射する光がほとんどないため、プリズム型のフロントライトよりも光の損失分は少なくなっている。
【００１７】
また、図１５に示すように、導光板３１の下面の突起３４の断面形状を台形状にしたフロントライトも知られている。図１５のフロントライトの機能も図１４のフロントライトと同様であり、導光板３１の突起の断面形状を逆テーパー状にすることにより、凸部側面３４ｃで光を透過させている。図１５において、図１４と同じ部材は同じ符号を付した。
【００１８】
以上の突起型フロントライトについては、ASIA DISPLAY 98：p897 「A ront-lighting System Utilizing A Thin Light Guide」などで発表されている。突起型フロントライトの特徴は上述したプリズム型フロントライトの第１の問題点を解消していることである。プリズム型フロントライトでは、光源からの光が上面（使用者側）から出射していたが、突起型フロントライトでは突起物の側面２４ｃに入射した光だけが導光板の外に出ることができるため、光損失が小さくなり、またコントラストの低下が抑えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、図１４に示したように、反射型液晶パネル２５を照明する光は突起物の側面２４ｃに入射した光である。しかしながら、凸部側面２４ｃからの出射角が大きいために、反射型液晶パネル２５への入射角が大きいという問題点は依然として解決されていない。入射角大きいということは、光が画素電極に対して斜めから入射していることであり、光利用効率を低下させているということである。更に、凸部側面２４ｃに入射した光だけが導光板２１から出射できるため、導光板２１から光が出射しにくくなっている。そのため伝搬中に損失してしまう確率が高いままであり、この問題点も依然として解決されていない。
【００２０】
本発明の課題は上述した突起型フロントライトの問題点を解消して、光利用効率の高いフロントライトを提供することにある。また、フロントライトによって、反射型液晶パネルをできるだけ垂直方向から照明できるようにし、さらに導光板中を伝搬の途中で減衰してしまう光を少なくして、光利用効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した問題点を解消するために、本発明のフロントライトは光源と、導光板と、前記導光板の下面に接する複数の柱状レンズとを有し、  前記柱状レンズの側面に垂直な平面による裁断面は等脚台形であり、前記柱状レンズの前記等脚台形の上底がつくる平面が前記導光板の下面と接し、前記等脚台形の鈍角をφとし、前記柱状レンズの全反射の臨界角をθとした場合、９０＜φ≦９０＋θを満たすことを特徴とする。
【００２２】
上記の構成において、柱状レンズの形状は等脚台形を底面とする多角柱であり、従来の突起型フロントライトの突起に相当するものであり、導光板内を伝搬する光を外へ出射させるための光学部材である。
【００２３】
等脚台形の上底とは１対の平行線でなる対辺のうち短い辺をさし、下底は長いほうの辺をさす。柱状レンズはこの上底が含まれる側面において、接着層など他の媒質を介さないで導光板の下面と接している。反射型液晶パネルや密着型光センサは柱状レンズの下底が作る側面に対向して配置され、フロントライトによって照明される。
【００２４】
光源の非点灯時は、外光が導光板の上面から入射して、導光板、コリメータシートを透過した後、反射型パネルや密着型センサを照明する。
【００２５】
光源の点灯時は、光源からの光は導光板側面にへ入射し、導光板の上面／下面と空気との界面の間で全反射を氏ながら導光板中を伝搬する。伝搬中に、導光板下面と柱状レンズの界面に入射した光は柱状レンズに入射する。
【００２６】
柱状レンズの屈折率は導光板の屈折率と可能な限り同一にすることが望ましい。屈折率が異なると、導光板と柱状レンズの境界面で屈折したり反射したりするため、この境界面が使用者に視認されやすくなる。屈折率が同じであれば、導光板／柱状レンズの境界面に入射した光は反射成分が生じないため、全て柱状レンズに入射させることができる。少なくともコリメータシートの屈折率は導光板よりも低くする。屈折率を同じにするには、柱状レンズを導光板と同じ材料で作製することが最も簡便である。
【００２７】
入射した光は、上記等脚台形の脚が含まれる柱状レンズ側面と空気との界面に入射する。図１４、図１５の従来例のフロントライトでは、突起２４、３４は導光板下面に対してテーパー状に形成されているが、本発明の柱状レンズは逆テーパー状に配置されており、柱状レンズの裁断面において、等脚台形の鈍角をφoutとし、前記柱状レンズの全反射の臨界角をθc とした場合、９０＜φout≦９０＋θc を満たすため、側面と空気との界面に入射した光のほとんどを全反射させることができ、光利用効率がよい。反射された光は等脚台形の下底がつくる平面に入射して、柱状レンズから出射する。
【００２８】
本発明の特徴は、柱状レンズに入射した光を一旦反射させてから出射させている点にある。従来の突起型フロントライトでは側面で透過した光で液晶パネルを照明しているため、どうしても液晶パネルへの入射角が大きくなってしまう。これに対して、本発明では柱状レンズ側面で光を反射させて、光の方向を変えてから出射しているため、反射型液晶パネルへの入射角を小さくでき、結果、光利用効率が高められる。
【００２９】
このため、本発明では、柱状レンズの裁断面が基本的な導光板下面に対して逆テーパー状に配置されている。即ち、裁断面が出射側（液晶パネルが配置される側）から導光板側に向かってすぼまった形状に設けられることが重要である。裁断面は必ずしも台形である必要はなく、例えば、平行な直線でなる対辺と、曲線でなる対辺となる四辺に囲まれ、かつ前記直線の中点を通る垂線に線対称な図形とすることもできる。
【００３０】
この図形は等脚台形の脚を曲線に変形したものに相当する。この裁断面において、１つの曲線の任意の点における法線と、前記他方の曲線と短いほうの辺との交点と前記任意の点を結んだ直線とがなす角は、理想的には前記柱状レンズの全反射の臨界角に等しく、少なくとも臨界角±３度の範囲に含まれるようにする。
この構成により、曲面がつくる柱状レンズの側面に入射した光の反射率を高くできる。
【００３１】
なお臨界角θc は導光板が接する媒質の屈折率によって変わるが、一般的な使用環境ではその媒質は空気になるため、等脚台形の鈍角φoutは導光板と空気の境界面での全反射の臨界角θc を基準にして決定すればよい。
【００３２】
また、柱状レンズの代わりに、上記線対称な図形を対称軸周りに回転させた回転体状のレンズを用いることもできる。回転体状レンズは出射側から導光板に向かってすぼまる向きに配置される。
【００３３】
上述したように、本発明の柱状レンズまたは回転体状レンズは、出射側（液晶パネルが配置される側）から導光板側に向かってすぼまる向きに設けられるため、柱状レンズを導光板と一体形成することは非常に難しい。このため、本発明では、導光板を加工せずに平板状とし、複数の柱状レンズまたは回転体状レンズを別に作製し、これら複数のレンズを導光板に接して設けている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のフロントライトは、液晶パネルに光を導くために、柱状レンズまたは回転体状レンズを用いることを特徴とし、これらレンズ内に入射した光をレンズ側面で反射することを特長とする。反射させて、光線方向を曲げてから液晶パネルを照明しているため、画素電極に対して垂直に近い方向から照明できるため、照明光が効率良く利用され、その結果、光源点灯時の画面輝度が向上し、消費電力の低減につながる。
【００３５】
さらに、更に従来のように導光板を加工せずに、平板状の導光板と別に柱状レンズ（回転体状レンズ）を形成することにより、低コスト化が実現できる。なぜなら、導光板に柱状レンズを形成する場合、柱状レンズが正常に形成できなかった時、高額な導光板全体を廃棄処分にしなければならないが、本発明では、柱状レンズが正常に形成できなかった場合、安価な柱状レンズ（回転体状レンズ）のみを廃棄処分にすればよいからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図を用いて、本発明の実施形態を説明する。
【００３７】
［実施形態１］
本実施形態は側面に垂直な平面による裁断面が等脚台形状の柱状レンズを用いたフロントライトに関する。
【００３８】
図１は本実施形態のフロントライトの構成を示す図である。図１（Ａ）はフロントライトの断面図であり、図１（Ｂ）はコリメータシートの斜視図であり、図１（Ｃ）は柱状レンズの斜視図であり、図１（Ｄ）は側面に垂直な平面による柱状レンズの裁断面の図である。
【００３９】
図１（Ａ）に示すように、導光板１０１の側面１０１ａには光源１０２が配置され、光源１０２の背後にはリフレクタが設けられている。また、導光板１０１の下面に接してコリメータシート１０４が設けられている。ここで説明の便宜上、導光板１０１の上面１０１ｃは使用者に対面する平面をいい、下面１０１ｄは上面１０１ｃの対面をさすこととする。
【００４０】
導光板１０１は直方体状の透明材料でなる平板であり、４つの側面が短辺が長辺に比べて非常に短い長方形である直方体である。導光板１０１の材料は可視光に対する透過率（全光線透過率）が８０％、好ましくは８５％以上であって、屈折率が２1/2 よりも大きいほど、導光板１０１の入射角が９０度の光を側面１０１ａで屈折させて、導光板１０１内部に導くことができるためである。本実施形態では屈折率が１．４〜１．７の範囲にある材料を選ぶ。
【００４１】
このような透明材料としては石英やほう珪酸ガラス等の無機ガラス（屈折率１．４２〜１．７、透過率９１〜８０％）や、プラスチック材料（樹脂材料）を用いることができる。プラスチックとしては、メタクリル樹脂（代表的にはアクリルで知られるポリメチルメタクリレート、屈折率１．４９、透過率９２〜９３％）、ポリカーボネート（屈折率１．５９、透過率８８〜９０％）、ポリアリレート（屈折率１．６１、透過率８５％）、ポリ−４−メチルベンテン−１（屈折率１．４６、透過率９０％）ＡＳ樹脂［アクリロトリル・スチレン重合体］（屈折率１．５７、透過率９０％）、ＭＳ樹脂［メチルメタクリレート・スチレン重合体］（屈折率１．５６、透過率９０％）、これらの樹脂を混合した材料を用いることができる。
【００４２】
光源１０２は冷陰極管やＬＥＤが用いられ、導光板１０１の側面１０１ａにそって配置される。また２つの光源を対向して設けてもよい。
【００４３】
コリメータシート１０４はベースフィルム１０５と、ベースフィルム１０５上に平行に配列された複数の柱状レンズ１０６とでなる。図１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、裁断面が等脚台形である多角柱状である。なお、説明の都合上、柱状レンズ１０６の４つ側面のうち、等脚台形の上底１０６ｗが含まれる側面を上面１０６ａとし、下底１０６ｘが含まれる側面を下面１０６ｂとし、脚１０６ｙ、１０６ｚが含まれる側面を側面１０６ｃ、１０６ｄとする。
【００４４】
コリメータシート１０４において、柱状レンズ１０６はベースフィルム１０５に下面１０６ｂが接して配置されている。また、コリメータシート１０４は上面１０６ａが導光板１０１の下面１０１ｄに密着するように設けられている。ベースフィルム１０５と反射型液晶パネルは必ずしも密着させなくてもよいが、柱状レンズ１０６と導光板１０１はその間に他の媒質を介さずに密着させることが重要である。
【００４５】
ベースフィルム１０５の材料にはＰＥＴ等の可視光の透過率が８０％以上の樹脂フィルムが好適に用いられる。また柱状レンズ１０６の材料には導光板１０１と同じく、可視光に対する透過率（全光線透過率）が８０％、好ましくは８５％以上であって、屈折率が１．４〜１．７の範囲にある材料を選ぶ。上述した導光板１０１の材料を用いることができる。加工や価格の点からはプラスチック材料が好適である。また、柱状レンズ１０６の材料は導光板１０１の屈折率と同じになるように選択する。これは柱状レンズ１０６と導光板１０１との境界面で、光が反射したり屈折しないようにするためである。
【００４６】
本実施形態では柱状レンズ１０６の材料は導光板１０１と同じにして、屈折率１．４９のポリメチルメタクリレート（アクリル）とする。ベースフィルム１０５の材料はＰＥＴとした。
【００４７】
以下、図２を用いて、コリメータシート１０４の機能及び柱状レンズ１０６の形状について説明する。
【００４８】
光源１０２を点灯しない場合は、外光が導光板１０１の上面１０１ｃから入射する。入射した光は導光板１０１、コリメータシート１０４を透過した後、反射型LCDで反射し、またコリメータシート１０４、導光板１０１を透過した後、使用者の眼球に到達する。
【００４９】
光源１０２を点灯した場合は、光源１０２からの光はリフレクタ１０３で反射されながら、側面１０１ａから導光板１０１入射する。光は導光板１０１の上面１０１ｃと下面１０１ｄの間を全反射しながら伝搬する。
【００５０】
空気から側面１０１ａに入射した光が導光板の下面１０１ｄ（又は上面１０１ｃ）に入射するときの入射角θ1 はスネルの法則と導光板１０１の幾何学的形状（断面が長方形）から、９０−θc ≦θ1 ≦９０を満たす。θc は空気に対する導光板１０１の全反射の臨界角である。導光板側面１０１ａに入射角９０度で入射した光は上面１０１ｃ（又は下面１０１ｄ）に入射角９０−θc で入射し、側面１０１ａに入射角０度で入射した光は上面１０１ｃ（又は下面１０１ｄ）には入射角９０で入射することから、入射角θ1 の範囲が導かれる。
【００５１】
入射角θ1 が臨界角θc よりも大きければ、光１２１は空気と導光板１０１の境界面で全反射する。導光板１０１の屈折率は２1/2 （sin-145）よりも大きいので、θc は４５度よりも小さくなる。ここで入射角θ1 は臨界角θc より大きいので、下面１０１ｄ（又は上面１０１ｃ）と空気の境界面に入射した光は全反射される。このときの反射角は入射角θ1 に等しくなる。このように導光板１０１の上面１０１ｃ、又は下面１０１ｄにおいて、空気との境界面で全反射を繰り返しながら光源１０２からの光が導光板１０１内を伝搬して、側面１０１ａから側面１０１ｂまで達することができる。
【００５２】
本実施形態の場合、導光板１０１をアクリル（屈折率１．４９）で作製したので、臨界角θc は約４２度であり、導光板１０１の下面１０１ｄ又は上面１０１ｃに入射する光の入射角θ1 は４８＜θ1 ≦９０を満たせばよい。
【００５３】
図２に示すように導光板１０１の下面１０１ｄにおいて、空気との境界面に入射した光１２１は全反射されるが、柱状レンズ１０６との接触面に入射した光１２２は柱状レンズ１０６中に入射する。柱状レンズ１０６の屈折率は導光板１０１と等しいため、光１２２の屈折角は入射角θ1 に等しく、光１２２は屈折されずに柱状レンズ１０６に入射する。
【００５４】
柱状レンズ１０６に入射した光１２３は側面１０６ｄに入射角θ2 で入射して、そこで反射される。この反射光は下面１０６ｂに入射角θ3 で入射する。ここで、θ2 は側面１０６ｄの法線と光線がなす角であり、θ3 は下面１０６ｂの法線と光線がなす角である。
【００５５】
側面１０６ｄでの反射により、入射角θ3 は空気に対する柱状レンズ１０６の全反射の臨界角よりも小さい角度になっているため、柱状レンズ１０６の下面１０６ｂに入射した光１２４はへ出ることが可能である。柱状レンズ１０６の下面１０６ｄから出射した光は反射型液晶パネルを照明する。入射角で入射し、この光は反射型ＬＣＤの画素電極で反射され、コリメータシート１０４、導光板１０１を透過した後、観測者の眼球に到達する。
【００５６】
本実施形態では、柱状レンズ１０６の側面１０６ｄ（１０６ｃ）で光線を反射させてから、液晶パネルを照明するようにしているので、液晶パネルへの入射角を小さくすることができる。この結果、液晶パネルの画素電極を垂直に照明する光の成分が大きくなるので、光が効率良く利用される。
【００５７】
上述したように、側面１０６ｄ（１０６ｃ）で反射させた光をより高効率に液晶パネルに導くには、柱状レンズ１０６の側面１０６ｃ、１０６ｄでの反射率をできるだけ高く、理想的には全反射させればよい。以下、全反射させるための条件について考える。
【００５８】
上述したように、導光板１０１と柱状レンズ１０６との境界面（柱状レンズ１０６の上面１０６ａ）における入射角（及び屈折角）θ1 の範囲は、９０−θc ≦θ1 ≦９０である。一方、柱状レンズ１０６の側面１０６ｃ（１０６ｄ）への入射角θ2 が空気に対する柱状レンズ１０６全反射の臨界角以上であれば、光は側面１０６ｃ（１０６ｄ）で全反射する。同じ材料で作製したため、柱状レンズ１０６の全反射の臨界角は導光板１０１の臨界角θcに等しく、全反射させるにはθc≦θ2 ≦９０が満足されればよい。
【００５９】
ここで、柱状レンズ１０６の裁断面である等脚台形の鈍角φout とした場合、θ2 は幾何学の定理から、  ９０＋θ2 ＝φout ＋（９０−θ1 ）
を満たし、  θ2 ＝φout −θ1 となる。
【００６０】
ここで、図３（Ａ）に示すように等脚台形の鈍角φout ≒９０、つまりφout ＝９０＋α（｜α｜≪０）を想定する。柱状レンズ１０６の上面１０６ａに入射角θ1 ＝９０−θc で入射する光１２５は側面１０６ｄ（１０６ｃ）への入射角θ2 ＝α＋θcとなるので、側面１０６ｄ（１０６ｃ）で全反射する。しかしながら、θ1 ＞９０−θcで入射する光１２６は、側面での反射角θ2 ＜θc となるため、点線で示すように透過成分が生じ、光利用効率を低下させてしまう。
【００６１】
また、等脚台形の鈍角φout ＝９０＋θcを想定する。上面１０６ａへの入射角θ1 ＝９０−θcの場合は、側面１０６ｃ、１０６ｄへの入射角θ2 ＝２θc となるので、柱状レンズ側面１０６ｃ、１０６ｄで全反射する。θ1 ＝９０のときは、入射角θ2 ＝θc となるので全反射する。つまりφout ＝９０＋θcであれば、柱状レンズの側面１０６ｃ、１０６ｄに入射した光は全反射する。
【００６２】
最後に、図３（Ｂ）に示すようにφout ≧９０＋（９０−θc ）を想定する。
一点鎖線で示したようにφout ＝９０＋（９０−θc ）の場合は、入射角θ1 ＝９０−θc の光１２７の光路は等脚台形の脚と平行になる。従って、φout ≧９０＋（９０−θc ）のときは、入射角θ1 が９０−θc ≦θ1 ＜φoutで上面１０６ａに入射する光は、柱状レンズ側面１０６ｃ、１０６ｄで反射されずに下面１０６ｂから出てしまう。
【００６３】
以上のことから、柱状レンズ１０６の側面１０６ｃ、１０６ｄで光を反射させるには、９０＜φout＜９０＋（９０−θc ）、より好ましくは９０＜φout≦９０＋θc （θc ＜４５の場合）とする。本実施形態の場合は、θc ≒４２度であるので、９０＜φout ≦９０＋４８、より好ましくは９０＜φout ≦９０＋４２にするとよい。
【００６４】
等脚台形の鈍角φout を小さいほうが望ましいのは、φout が大きくなるほど画質が劣化しやすいからである。に示すように、反射型液晶パネルで反射された光はコリメータシート１０４に入射する。図３（Ｃ）では簡単のため、コリメータシート１０４ベースフィルム１０５での屈折は無視し、柱状レンズ１０６の下面１０６ｂへの入射角を０度とする。柱状レンズ１０６内に入射した光のうち、側面１０６ｃ、１０６ｄを透過する光１２８は、柱状レンズ１０６と空気の屈折率との違いのため側面で屈折されてから導光板１０１に入射するので、画像が劣化の原因となる。一方、上面１０６ａを透過する光１２９は、柱状レンズ１０６と導光板１０１と屈折率の差がないため屈折されずに導光板１０１に入射するため、画像の劣化は生じない。このように、鈍角φout が大きくなると、画質の劣化が生じやすいことが分かる。
【００６５】
また、柱状レンズ１０６の製造は金型を用いることを考慮すると、金型から柱状レンズ１０６を抜きやすくするには、φoutは９３度以上とすることが望ましい。
【００６６】
以下、等脚台形の鈍角φoutの条件を変えて、柱状レンズの好適なサイズを検討する。
【００６７】
図４に柱等脚台形の鈍角φoutが直角に近い場合の柱状レンズ１０６の断面を示す。具体的には、φout＝９５度とした場合の柱状レンズ１０６の幅Ｗ1と間隔T1と高さH1の関係を示す。まず第一に、入射光を柱状レンズ側面で反射させるためには、小さい入射角θ11で入ってきた光１３１であっても柱状レンズの側面に当たらなければならない。よって、H1≧W1/tanθ11＝W1/1.11の関係を満たせばよい。ここで、θ11=４８度である。
【００６８】
次に、大きい入射角θ12で入ってきた光１３２について考える。ここで鈍角φoutが９０＋θc 小さい。よって、入射角θ12の大きい光１３２は、その何割かが柱状レンズの柱状レンズ１０６を透過してしまう。また、その透過した光が隣の柱状レンズ１０６に入射してしまうと、反射・屈折を繰り返した後、導光板１０１に戻り、ついには使用者側に出てしまうなどの不具合を生じる可能性がある。よって、側面を透過した光１３３は隣の柱状レンズ１０６に入射しないようにすることが望ましい。
【００６９】
そのためには、T1≧H1*tan(φout-θ13)、ここで、θ13はθ12光１３２の側面での屈折角であり、１×sinθ13=1.49×sin（φout −θ12）を満たす。しかしながら、入射角θ12＝９０度の場合はφoutが９０度に近くなると屈折角θ13が０度に近くなるため、この不等式に従うと、間隔T1が非常に大きくなってしまうことになる。よって現実的には間隔T1をできるだけ大きくする程度にとどめざるを得ない。
【００７０】
次に、鈍角φoutが大きい場合、φout＝１３２度（９０＋θC ）の場合を図５を用いて考察する。図５は柱状レンズの拡大断面図である。φout＝１３２度と大きいため、柱状レンズ側面はほとんどの光が全反射されるので、柱状レンズ１０６を間隔を開けて配置する必要ない。もちろん、間隔を開けても構わない。
【００７１】
次に柱状レンズ１０６の高さH2について述べる。もし、高さH2が低いと柱状レンズ１０６側面に入射しない光が存在する。その光はそのまま柱状レンズ１０６の下面１０６ｂからベースフィルム１０５に入射する。しかしながらベースフィルム１０５と空気との境界間では全反射の条件が破られないため全反射する。もし、この反射光がそのまま導光板１０１へ戻れば問題はないが、途中で柱状レンズ１０６に入射して側面での反射・屈折により光線方向が変わると、光が導光板上面から観測者側に出射してしまう可能性がある。そこで、このような場合を避けるためには、たとえ小さい入射角θ21で柱状レンズ１０６に入射した光であっても、柱状レンズ側面１０６ｃ、１０６ｄに必ず当たるようにしなければならない。
【００７２】
そのためには、図５に示すように、入射角θ21＝４８の光１３４の光路が等脚台形の対角線になれば良く、次の式を満足する必要がある。H2=(W2+W3)×tan(９０-θ21)、ここで、W3=H2/tan(１８０-φout)である。入射角θ21＝４８度を代入し、φout＝１３２度を代入して、W3を消去すると、H2＝４．７６W2となり、H2を決定するとW2の最適値が決定できる。
【００７３】
また、柱状レンズの上面１０６ａの幅Ｗ、高さＨ（上面１０６ａと下面１０６ｂ間の距離）、ピッチＰ（幅＋間隔）は、導光板１０１の厚さや大きさ（縦×横の寸法）等にも依存する。また、柱状レンズ１０６の製造のマージンも考慮する必要がある。幅Ｗや高さＨは１０μｍのオーダーとし、１０〜５０μｍ程度とする。ピッチＰが狭いと、光源１０２から離れるほど輝度が低くなるため、ピッチＰは１００μｍのオーダー、１００〜５００μｍの範囲とすればよい。
【００７４】
［実施形態２］
本実施形態は、実施形態１の柱状レンズの変形例である。実施形態１では裁断面が等脚台形状の柱状レンズであったが、図３に示すように等脚台形の鈍角の大きさによって、側面１０６ｃ、１０６ｄに入射した光が透過してしまい、光利用効率を下げている。本実施形態は台形の断面を持つ柱状レンズの欠点をなくし、柱状レンズの上面から入射した光は必ずその側面に当たり、かつ全反射させることが可能なレンズに関する。
【００７５】
図６は本実施形態のフロントライトの構成を示す図であり、図６（Ａ）はフロントライトの断面図であり、図６（Ｂ）はコリメータシートの斜視図であり、図６（Ｃ）は柱状レンズの斜視図であり、図６（Ｄ）は柱状レンズの側面に垂直な平面で切った裁断面である。
【００７６】
本実施形態のフロントライトは実施形態１の柱状レンズを変形したものであり、他の構成は同じである。図６（Ａ）に示すように、導光板２０１の側面２０１ａには光源２０２が配置され、光源２０２の背後にはリフレクタ２０３が設けられている。導光板２０１の下面に接してコリメータシート２０４が設けられている。ここで説明の便宜上、導光板２０１の上面２０１ｃは使用者に対面する平面をさし、下面２０１ｄは上面２０１ｃの対面をさすこととする。
【００７７】
導光板２０１は直方体状の透明材料でなる平板である。即ち、４つの側面が短辺が長辺に比べて非常に短い長方形である直方体である。コリメータシート２０４はベースフィルム２０５と、ベースフィルム２０５上に平行に、等間隔で配列された複数の柱状レンズ２０６とでなる。
【００７８】
図６（Ｄ）に示すように、柱状レンズ２０６の断面は等脚台形の脚を曲線状にした、４辺で囲まれたで図形ある。即ち平行線でなる対辺２０６ｗ、２０６ｘと、曲線２０６ｙ、２０６ｚでなる対辺で囲まれた図形であり、対辺２０６ｗ、２０６ｘの中点を結ぶ直線２０６ｋに対象な図形である。なお、説明の都合上、柱状レンズ２０６の４つ側面のうち、直線２０６ｗが含まれる側面を上面２０６ａとし、直線２０６ｘが含まれる側面を下面２０６ｂとし、曲線２０６ｙ、２０６ｚが含まれる側面を側面２０６ｃ、２０６ｄとする。
【００７９】
コリメータシート２０４において、柱状レンズ２０６はベースフィルム２０５に下面２０６ｂが接している。また、コリメータシート２０４は上面２０６ａが導光板２０１の下面２０１ｄに密着するように設けられている。ベースフィルム２０５と反射型液晶パネルは必ずしも密着させなくてもよいが、柱状レンズ２０６と導光板２０１はその間に他の媒質を介さずに密着させることが重要である。
【００８０】
以下、図７を用いて裁断面の形状を説明する。図７（Ａ）に示すように、柱状レンズ２０６と導光板２０１の接触部の片側の点をＡとする。つまり裁断面において、直線２０６ｗと曲線２０６ｙがなす交点（頂点）をＡとする。そして他方の曲線２０６ｚの任意の点をＢとする。曲線２０６ｚは、点Ｂでの法線ＥＦと直線ＡＢがなす角度ψ0は空気に対する柱状レンズ２０６の全反射の臨界角θc になるようにする。即ち、曲線２０６ｚは上記の関係を満たす点Ｂがつくる線でなるようにする。曲線２０６ｙは直線２０６ｘ、２０６ｙの中点をとおる直線に対して、曲線２０６ｚを対象移動したものである。
【００８１】
柱状レンズ２０６の裁断面を図７（Ａ）に示す形状とすることにより、図７（Ｂ）に示すように図７の上面２０６ａから入射した光１４１の側面２０６ｄ（２０６ｃ）に対する入射角θ41はθ41＞ψ0 を満たす。ここで、ψ0 ＝θc であるので、θ41＞θc をとなる。この不等式は上面２０６ａから入射した光１４１は全て側面２０６ｄ（２０６ｃ）に入射し、かつ側面２０６ｄ（２０６ｃ）で全反射することを示している。即ち、側面２０６ｄ（２０６ｃ）で透過する光がないため、光利用効率が非常に高くなる。また、側面２０６ｄ（２０６ｃ）で反射させてから、柱状レンズ２０６の外へ光が出ていくので、反射型液晶パネルへのへ入射角が小さくなり、光の利用効率を高くできる。
【００８２】
本実施形態の柱状レンズ２０６のピッチＰ、高さＨ、上面２０６ａの幅Ｗは実施形態１と同様にすればよく、ピッチＰは１００〜５００μｍ、高さＨ、幅Ｗは１０〜５０μmとすればよい。また図７（Ａ）に示した角度ψ0 が臨界角が等しいことが理想であるが、マージン等を考慮して、ψ0 ＝θc ±３度の範囲にあればよい。例えば、導光板２０１、柱状レンズ２０６をアクリルで作製した場合には、θc は４２度であるので、３９≦ψ0 ≦４５の範囲であればよい。
【００８３】
［実施形態３］
実施形態１、２ではコリメータシートに柱状レンズを用いたが、本実施形態では回転体状のレンズを用いる例を示す。本実施形態は実施形態２のコリメータシートの変形例でり、後は実施形態２と同様である。図８に本実施形態のコリメータシートを示す。
【００８４】
図８（Ａ）に示すように、ＰＥＴでなるベースフィルム３０５上に回転体状レンズ３０６が等間隔に設けられており、また回転体状レンズ３０６の上面３０６ａが導光板の下面に密着されて設けられる。もちろん回転体状レンズ３０６と導光板は同じ材料で作製される。図８（Ｂ）に示すように、回転体状レンズ３０６は、図６（Ｄ）や図７（Ａ）に示す線対称な図形を対称軸２０６ｋの周りに回転させたものである。このような形状にすることにより、実施形態２と同様、回転体状レンズ３０６の上面３０６ａから入射した光を側面３０６ｃで反射させてから、下面３０６ｂから出射させることができる。
【００８５】
実施形態１、２の柱状レンズではその形状のため長尺方向（図１（Ａ）、図６（Ａ）の紙面に垂直な方向）では光を屈曲させることができないが、本実施形態のように回転体状のレンズとすることにより、その奥行き方向においても光を屈曲させることができるため、回転体状レンズ３０６の配置を最適化することにより、面内の輝度をより均一にすることが可能になる。
【００８６】
［実施形態４］
本実施形態では、フロントライトの導光板について述べる。実施形態１〜３では、平板型のものを使用してきた。図９にくさび形の導光板を用いた場合のフロントライトの断面図を示す。本実施形態は実施形態２の変形例である。図９において図６と同じ符号は同じ部材を示す。
【００８７】
導光板４０１において、対向する側面４０６ａと４０６ｂは長方形であり、他の対向する側面は対角をなさない２つの角が直角である台形である。くさび形の導光板４０１の場合、導光板４０１の周囲が空気だけであっても、側面４０１ａから入射した光は、導光板４０１中を伝搬していく途中で徐々に外へ出ていく。
なぜなら、上面４０１ｃと下面４０１ｄの間で反射を繰り返すうちに、上面４０１ｃや下面４０１ｄへの入射角が徐々に小さくなって、全反射の条件が破られる。その結果、上面４０１ｃや、柱状レンズと接していない下面４０１ｄからも光が外へ出ていってしまう。従って、使用者側へも光が出ていったり、柱状レンズへの入射角も反射の回数によって変わってしまう。これらの理由から、くさび形導光板４０１を用いることは、あまり望ましいことではないが、軽量化には有効である。
【００８８】
［実施形態５］
本実施形態は実施形態２の変形例である。図１０に本実施形態のフロントライトの断面図を示す。図１０において図６と同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００８９】
実施形態２では柱状レンズ２０６では等間隔で配置したが、面内での輝度が不均一になる可能性がある。つまり、光源の近くでは明るく、遠くで暗いという輝度分布になる可能性がある。そこで、面内輝度の均一化のために、図１０（Ａ）
に示すように、柱状レンズ２０６を光源２０２から離れるほど間隔を密にすればよい。間隔を変えた場合の実施例を図３２に示す。光源から遠いほど、間隔は小さくなっている。これにより、面内での輝度を均一化することが可能である。
【００９０】
なお、実施形態４、５は実施形態２の変形例として説明したが、実施形態１、３にも適用できることはいうまでもない。
【００９１】
［実施形態６］
本実施形態ではコリメータシートのベースフィルムについて述べる。上記の実施形態では、ＰＥＴを用いており、またベースフィルムと反射型液晶パネルとは接触していても、いなくともよいとした。これはベースフィルムが平板であるため、光学的に大きな悪影響を及ぼさないからである。ただし、理想的には柱状レンズ（回転体状レンズ）とベースフィルムとは同じ屈折率であることが望ましい。なぜなら、屈折率が異なればレンズとベースフィルムの界面で反射成分が生じるからである。
【００９２】
以上のことを踏まえると、柱状レンズ（回転体状レンズ）は必ずしもベースフィルム上に作製する必要はない。そこで、反射型液晶パネルの最上層の部材上に直接、柱状レンズ（回転体状レンズ）を配列してもよい。反射型液晶パネルの最上層の部材は偏光板、位相差板などの光学フィルムや、タッチパネルであり、それらの上に直接柱状レンズを形成すればよい。
【００９３】
［実施形態７］
本発明のフロントライトは、直視型の反射型液晶パネルと組み合わせて様々な電子機器の表示部に使用できる。例えば、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍など）、ナビゲーションシステムなどの電子機器に適用できる。図１１に本発明のフロントライト付き反射型液晶パネルを搭載した電子機器を示す。
【００９４】
図１１（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、マイクロプロセッサやメモリーなどを備えた本体２００１、画像入力部２００２、フロントライト付き反射型液晶パネルを用いた表示装置２００３、キーボード２００４で構成される。
【００９５】
図１１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、フロントライト付き反射型液晶パネルを用いた表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６で構成される。本発明は表示装置２１０２に適用される。
【００９６】
図１１（Ｃ）は携帯情報端末であり、本体２２０１、画像入力部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、フロントライト付き反射型液晶パネルを用いた表示装置２２０５で構成される。
【００９７】
図１１（Ｄ）はテレビゲームまたはビデオゲームなどの電子遊技機器であり、ＣＰＵ等の電子回路２３０８、記録媒体２３０４などが搭載された本体２３０１、コントローラ２３０５、表示装置２３０３、本体２３０１に組み込まれたフロントライト付き反射型液晶パネル表示装置２３０２で構成される。表示装置２３０３と本体２３０１に組み込まれた表示装置２３０２とは、同じ情報を表示しても良いし、前者を主表示装置とし、後者を副表示装置として記録媒体２３０４の情報を表示したり、機器の動作状態を表示したり、或いはタッチセンサーの機能を付加して操作盤とすることもできる。また、本体２３０１とコントローラ２３０５と表示装置２３０３とは、相互に信号を伝達するために、有線通信としても良いし、センサ部２３０６、２３０７を設けて、無線通信または光通信としても良い。
【００９８】
図１１（Ｄ）はプログラムや画像データ、音声データを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を再生するためのプレーヤーであり、本体２４０１、フロントライト付き反射型液晶パネル表示装置２４０２、スピーカー部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５で構成される。尚、記録媒体にはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やコンパクトディスク（ＣＤ）などを用い、音楽プログラムの再生や映像表示、ビデオゲーム（またはテレビゲーム）やインターネットを介した情報表示などを行うことができる。
【００９９】
図２２（Ｅ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、フロントライト付き反射型液晶パネル表示装置２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）で構成される。
【０１００】
また、本発明のフロントライトは反射型液晶パネルの照明だけではなく、他の電子機器の照明にも用いることができ、例えば、図１２に示すように密着型センサ用の光源としてフロントライトを適用することができる。
【０１０１】
フロントライトとしては実施形態１〜５のいずれの構成を用いることができる。本実施形態では実施形態２のフロントライト２００を用いた。図１２において図６と同じ符号は同じ部材を示す。図１２（Ａ）は断面図であり、フロントライトの下にはセンサ７００が配置されている。センサ７００の光学系は縮小系ではなく、等倍系である。つまり、原稿とセンサとの距離が小さいタイプのもので、密着型センサと呼ばれている。本実施形態の密着型センサは１次元配列（ラインセンサ）のものでも、２次元配列（エリアセンサ）のものでも構わない。
【０１０２】
図１２（Ｂ）を用いて、密着型センサの構成とセンサによる読みとり時の動作を示す。密着型センサ７００にはフロントライト２００の下に、ガラス基板７０１上に光を受け光電変換を行う受光部７０２と、光を通すための照明窓７０３等が設けられている。ラインセンサの場合は照明窓７０３が無い場合もある。受光部７０２の下にはセルフォックレンズや光ファイバアレイなどの等倍光学系７０４が配置されている。ただし、この光学系７０４が無い場合もある。その場合は、完全密着型センサと呼ばれている。
【０１０３】
使用時には、光学系７０４の下に原稿７１０を配置する。原稿７１０と光学系７０４の間に、ガラス等を挟んでもよい。フロントライトから出射した光は照明窓７０３、光学系７０４を通過したのち、原稿７１０へ入射する。原稿７１０で反射された光は光学系７０４を通って、受光部７０２に入射する。この時、本発明のフロントライト２００であれば、使用者はフロントライトを介して原稿７１０を見ることができる。このように読みとり箇所を確認しながら使用できるため、大変便利である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明のフロントライトの構成を示す図。
【図２】本発明の柱状レンズの断面図。
【図３】本発明の柱状レンズの断面図。
【図４】本発明の柱状レンズの断面図。
【図５】本発明の柱状レンズの断面図。
【図６】本発明のフロントライトの構成を示す図。
【図７】本発明の柱状レンズの断面図。
【図８】本発明のフロントライトコリメータシートの構成を示す図。
【図９】本発明のフロントライトの断面図。
【図１０】本発明のフロントライトの断面図。
【図１１】本発明のフロントライトを用いた電子機器の説明図。
【図１２】本発明のフロントライトを用いた密着型センサの説明図。
【図１３】従来のプリズム型フロントライトの断面図。
【図１４】従来の突起型フロントライトの断面図。
【図１５】従来の突起型フロントライトの断面図。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１  導光板
１０２  光源
１０３  リフレクタ
１０４コリメータシート
１０５  ベースフィルム
１０６  柱状レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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